二輪復(fù)習(xí)微專題——生命系統(tǒng)與能量主講人：XXX專題目的重要概念教學(xué)過程練習(xí)反思本專題從能量角度切入，通過對比細(xì)胞、個體、生態(tài)系統(tǒng)3種不同尺度的生命系統(tǒng)的能量流動過程，理解能量對生命系統(tǒng)的作用和意義———維持生命系統(tǒng)的高度有序性；分析物質(zhì)變化與能量流動的關(guān)系，提升學(xué)生對生命本質(zhì)的認(rèn)識———生命的物質(zhì)性；生命系統(tǒng)是開放的系統(tǒng)，生命系統(tǒng)的高度有序性需要大量的物質(zhì)與能量的投入，以維持負(fù)熵。專題意圖與目標(biāo)1）認(rèn)識到不同尺度的生命系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上的共性——均嚴(yán)整且高度有序。2）比較能量在細(xì)胞、個體、生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮作用的方式并發(fā)現(xiàn)其中的共性。3）能解釋能量對生命系統(tǒng)的作用和意義。4）能從物質(zhì)和能量角度為生命系統(tǒng)下一個定義。1-生命系統(tǒng)是指什么？包含哪些層次？2-這些生命系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上有什么共同的特點？細(xì)胞結(jié)構(gòu)、細(xì)胞的生物膜系統(tǒng)、個體水平的生命系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次、生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)生命系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)都是嚴(yán)整的、高度有序的1.生命系統(tǒng)的能量類型2.生命系統(tǒng)的能源物質(zhì)植物體能量的來源光能光合作用動物體能量的來源化學(xué)能消化吸收硝化細(xì)菌的能量來源化學(xué)能化能合成作用生命活動的能量來源化學(xué)能ATP水解能源物質(zhì)糖類、脂肪、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定主要能源物質(zhì)糖類結(jié)構(gòu)穩(wěn)定高能化合物ATP、ADP、磷酸肌酸結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定直接能源ATP結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定3-關(guān)于能量的知識你還記得什么？能量與生命系統(tǒng)有什么聯(lián)系？3.能量的獲取、儲存、釋放、轉(zhuǎn)移、利用葡萄糖CO2+H2O熱能化學(xué)能ADP+PiATP肌肉收縮神經(jīng)傳導(dǎo)主動運輸③②①（1）ATP的合成與水解ATPADP+Pi+能量①②ATP的高能磷酸鍵不穩(wěn)定，這與其功能相適應(yīng)嗎？運動員高強度訓(xùn)練后肌酸激酶升高的機理分析。3-關(guān)于能量的知識你還記得什么？能量與生命系統(tǒng)有什么聯(lián)系？（2）綠色植物的光合作用（3）化能合成作用3.能量的獲取、儲存、釋放、轉(zhuǎn)移、利用葡萄糖CO2+H2O熱能化學(xué)能ADP+PiATP肌肉收縮神經(jīng)傳導(dǎo)主動運輸③②①3-關(guān)于能量的知識你還記得什么？能量與生命系統(tǒng)有什么聯(lián)系？（4）動物的消化吸收食物成分消化產(chǎn)物吸收的營養(yǎng)物質(zhì)淀粉麥芽糖、葡萄糖葡萄糖脂肪脂肪酸+甘油脂肪酸、甘油、脂肪蛋白質(zhì)多肽、氨基酸氨基酸3-關(guān)于能量的知識你還記得什么？能量與生命系統(tǒng)有什么聯(lián)系？3.能量的獲取、儲存、釋放、轉(zhuǎn)移、利用葡萄糖CO2+H2O熱能化學(xué)能ADP+PiATP肌肉收縮神經(jīng)傳導(dǎo)主動運輸③②①3-關(guān)于能量的知識你還記得什么？能量與生命系統(tǒng)有什么聯(lián)系？3.能量的獲取、儲存、釋放、轉(zhuǎn)移、利用葡萄糖CO2+H2O熱能化學(xué)能ADP+PiATP肌肉收縮神經(jīng)傳導(dǎo)主動運輸③②①（5）細(xì)胞呼吸圓圈1，在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行，葡萄糖分解為丙酮酸。圓圈2，表示第二階段，在線粒體中進(jìn)行。圓圈3，表示第三階段。現(xiàn)在結(jié)合圖片歸納有氧呼吸特點1、細(xì)胞呼吸的本質(zhì)是氧化分解有機物、釋放能量。2、無氧呼吸釋放的能量少。3、葡萄糖的逐步分解，都伴隨著能量的釋放。4、能量的釋放伴隨著ATP的合成。不同水平的能量轉(zhuǎn)換對于異養(yǎng)生物能量以小分子有機物中化學(xué)能的形式輸入細(xì)胞，在細(xì)胞內(nèi)通過細(xì)胞呼吸轉(zhuǎn)化成熱能和ATP中的化學(xué)能，ATP中的化學(xué)能在細(xì)胞內(nèi)做功，又可轉(zhuǎn)化為其他有機化合物中的化學(xué)能，或轉(zhuǎn)化成滲透能、機械能、電能、光能等。3-關(guān)于能量的知識你還記得什么？能量與生命系統(tǒng)有什么聯(lián)系？3-關(guān)于能量的知識你還記得什么？能量與生命系統(tǒng)有什么聯(lián)系？不同水平的能量轉(zhuǎn)換能量在細(xì)胞這個層次的生命系統(tǒng)中發(fā)揮作用，同樣存在著能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失過程。個體水平的生命系統(tǒng)是由細(xì)胞組成的，它們需要解決的主要矛盾是營養(yǎng)物質(zhì)如何運達(dá)每一個細(xì)胞，以及如何通過調(diào)節(jié)使多細(xì)胞協(xié)同配合成為一個統(tǒng)一的整體。4-能量對于細(xì)胞、個體、生態(tài)系統(tǒng)3種尺度的生命系統(tǒng)是如何發(fā)揮作用的？能量對不同生命系統(tǒng)的作用方式有什么共同點？能量在維持細(xì)胞結(jié)構(gòu)有序時發(fā)揮作用：在細(xì)胞內(nèi)，ATP與吸能反應(yīng)偶聯(lián)，構(gòu)造細(xì)胞自身的有機分子———蛋白質(zhì)、核酸、多糖、脂質(zhì)等，這些物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)扮演不同的角色，有的充當(dāng)了細(xì)胞的“建筑材料”，有的貯存遺傳信息，有的負(fù)責(zé)加快物質(zhì)轉(zhuǎn)變的速度———酶。ATP中的能量參與搬運物質(zhì)至細(xì)胞特定的部位?？梢娋S持細(xì)胞有序結(jié)構(gòu)是需要耗能的。4-能量對于細(xì)胞、個體、生態(tài)系統(tǒng)3種尺度的生命系統(tǒng)是如何發(fā)揮作用的？能量對不同生命系統(tǒng)的作用方式有什么共同點？能量對于生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的維持發(fā)揮作用：生態(tài)學(xué)家在加州北部的Eel河上進(jìn)行了一個嚴(yán)密而細(xì)致的研究。研究人員設(shè)置了圍籬，并將圍籬中的大型魚類全部清除。每個圍籬上還放置了一個頂層，有些透光，有些半透光或全暗，其結(jié)果是每個圍籬中光照強度不同，觀測不同初級生產(chǎn)力（單位時間單位面積內(nèi)綠色植物生產(chǎn)有機物的量）條件下各營養(yǎng)級的生物量（被調(diào)查時刻生物體內(nèi)有機物的積累量）有什么變化，已知a、b、c、d分別代表不同圍籬的初級生產(chǎn)力，且有a＜b＜c＜d。實驗結(jié)果如圖1所示。4-能量對于細(xì)胞、個體、生態(tài)系統(tǒng)3種尺度的生命系統(tǒng)是如何發(fā)揮作用的？能量對不同生命系統(tǒng)的作用方式有什么共同點？分析得出：初級生產(chǎn)力越大，即被生產(chǎn)者固定下來的太陽能越多，就有更高的營養(yǎng)級出現(xiàn)生物量的積累。生態(tài)系統(tǒng)能量注入越多，生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)級的級數(shù)也會隨之增加，能量如果減少，也就養(yǎng)活不了那么多營養(yǎng)級的生物?？梢娔芰繉τ谏鷳B(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)的維持也至關(guān)重要。4-能量對于細(xì)胞、個體、生態(tài)系統(tǒng)3種尺度的生命系統(tǒng)是如何發(fā)揮作用的？能量對不同生命系統(tǒng)的作用方式有什么共同點？與熱力學(xué)第二定律的內(nèi)容比較，分析生命系統(tǒng)是一個開放的系統(tǒng)熱力學(xué)第二定律指出：一個系統(tǒng)中各種自發(fā)過程都朝著熵增大的方向進(jìn)行。熵是系統(tǒng)的狀態(tài)函數(shù)，是無序性的度量。生命系統(tǒng)能一直保持有序性（熵減），在這一點上是否與熱力學(xué)第二定律相違背？答案是否定的，只有與外界環(huán)境既無物質(zhì)交換又無能量交流的孤立系統(tǒng)，其自發(fā)過程才會導(dǎo)致無序性增加。生命系統(tǒng)是與外界環(huán)境緊密聯(lián)系的開放系統(tǒng)，它不斷地與外界環(huán)境發(fā)生物質(zhì)和能量的交換。它們從環(huán)境吸收日光（植物）或富含自由能的有機物（動物、真菌等），而將熱及含自由能很少的簡單物質(zhì)（代謝廢物）送回環(huán)境。環(huán)境熵增而生命系統(tǒng)從環(huán)境中吸收負(fù)熵。所以可以說，人們每天吃食物，吃的是“秩序”。在生命系統(tǒng)中，投入的物質(zhì)和能量增加，同化作用大于異化作用則表現(xiàn)出生命系統(tǒng)在生長。這一現(xiàn)象既適用于細(xì)胞、個體，也適用于生態(tài)系統(tǒng)。只有能量的輸入大于或等于輸出時，細(xì)胞、個體、生態(tài)系統(tǒng)才能維持自身結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。細(xì)胞和生態(tài)系統(tǒng)的功能對比為什么生態(tài)系統(tǒng)的功能表述為：“能量流動、物質(zhì)循環(huán)和信息傳”，如果與細(xì)胞的基本功能———新陳代謝對比會發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞的新陳代謝就是細(xì)胞內(nèi)全部有序的化學(xué)反應(yīng)，表現(xiàn)為物質(zhì)變化和能量轉(zhuǎn)換，這樣對于宏觀的生命系統(tǒng)———生態(tài)系統(tǒng)的功能表述為“能量流動、物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞”也就可以理解了，并且學(xué)生會聯(lián)想到細(xì)胞內(nèi)部也存在信息傳遞的過程。5-能量不斷流經(jīng)生命系統(tǒng)的意義是什么？生命系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是由物質(zhì)構(gòu)建的，物質(zhì)變化與能量轉(zhuǎn)化有什么關(guān)系？6-請從物質(zhì)與能量角度給生命系統(tǒng)下一個定義兩幅圖都是想象出來的，左圖表示細(xì)胞溶膠呈現(xiàn)的狀態(tài)；右圖表示驅(qū)動蛋白協(xié)助囊泡在微管蛋白上定向運動。哪一幅更可信？細(xì)胞溶膠看似混亂，其實有序。細(xì)胞溶膠中有細(xì)胞骨架，許多催化化學(xué)反應(yīng)的酶可以與細(xì)胞骨架結(jié)合。如與糖酵解有關(guān)的酶類，彼此之間可能以弱鍵結(jié)合在一起形成多酶復(fù)合體，定位在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的特定部位，催化從葡萄糖到丙酮酸的一系列反應(yīng)。前一個反應(yīng)的產(chǎn)物即為下一個反應(yīng)的底物。這就是為什么在相同條件下，完整的酵母菌比破碎的酵母產(chǎn)酒精的效率高。細(xì)胞內(nèi)部實際是成千上萬個分子的濃縮混合物，細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)也符合無機界的分子間的碰撞原理。如DNA復(fù)制時，與新的子鏈末端碰撞的脫氧核苷酸有4種可能，其中只有1/4的概率可以與新的子鏈末端脫水縮合，因為只有1種脫氧核苷酸能與模板鏈正確互補配對。而DNA分子復(fù)制的速度非?？?，大腸桿菌的DNA聚合酶Ⅲ每秒鐘催化800~1000個堿基配對。細(xì)胞內(nèi)濃縮的有機分子增加了分子間碰撞的機會。生命的物質(zhì)性、有序性，生命依據(jù)物質(zhì)世界的規(guī)律運演。6-請從物質(zhì)與能量角度給生命系統(tǒng)下一個定義1．人的肌肉組織分為快肌纖維和慢肌纖維兩種，快肌纖維幾乎不含有線粒體，與短跑等劇烈運動有關(guān)；慢肌纖維與慢跑等有氧運動有關(guān)，下列敘述錯誤的是（D）A．慢跑時慢肌纖維產(chǎn)生的ATP，主要來自于線粒體內(nèi)膜B．短跑時快肌纖維無氧呼吸產(chǎn)生大量乳酸，故產(chǎn)生酸痛感覺C．兩種肌纖維均可在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中產(chǎn)生丙酮酸、[H]和ATPD．消耗等摩爾葡萄糖，快肌纖維比慢肌纖維產(chǎn)生的ATP多練習(xí)題2．有一瓶混有酵母菌的葡萄糖溶液，當(dāng)通入不同濃度的氧氣時，產(chǎn)生的酒精和CO2的量如表所示。分析表中數(shù)據(jù)可得出的結(jié)論是（

）A．氧濃度為a時，酵母菌有氧呼吸速率等于無氧呼吸速率B．氧濃度為b時，相同時間內(nèi)酵母菌有氧呼吸消耗的葡萄